Virtio Gpu驱动移植

计划

移植准备分两步完成：首先是在 rCore-N 的源码树里面集成进 virtio-drivers 中关于 gpu 的部分，然后是根据前一步对驱动的熟悉，考虑哪些部分可以异步实现，准备是在赵方亮老师的共享调度器基础上来实现异步。

将 virtio-driver 移植到 rCore-N

首先要做的是让 virtio-drivers 能在 rCore-N 里面正常运行，借此熟悉 virtio gpu 的原理和具体实现。

没有直接采用在 Cargo.toml 中引用 virtio-drivers 的方式原因有二：

• 后续想要在此基础上改成异步，先直接集成源码后续修改感觉方便些。
• virtio-drivers 本身只提供了和硬件( 这里是 qemu )打交道的部分，和应用程序交道的部分是以 example 的形式给出的，而我们的目标是给定一个用户空间可用的完整驱动。

关于驱动的定义

先清晰一下驱动程序的概念：驱动程序本身可以位于操作系统内核或是用户空间，对riscv系统来说，即可以执行在S(M)态，也可以在U态执行。驱动程序各组成部分，按服务对象不同，可以粗略分为面向设备的部分和面向用户程序的部分。面对设备的部分根据硬件提供的参数完成硬件的初始化、启动、停止、探测、移除等工作，后续我们将这部分代码放在device的部分。面向用户程序的部分主要提供接口给用户程序调用，完成控制和使用相关的功能，这部分代码准备放在driver目录。

virtio gpu 设备

virtio gpu 设备，在 qemu 中是使用 mmio 的方式挂载到我们的操作系统里面的。因此它依赖于 virt mmio设备。目前 device 部分的目录结构如下：

device
├── bus
│   ├── mod.rs   # 总线设备，目前仅有virtio
│   └── virtio   # virtio 设备通用实现
│       ├── mod.rs
│       ├── queue.rs  # virt队列的实现
│       ├── transport # 虚机到宿主机的转换，后详述
│       │   ├── mmio.rs # mmio方式
│       │   └── mod.rs # 目前仅mmio
│       ├── virtio_impl.rs # 设计虚拟设备相关内存分配的功能函数，包含Hal和Dma
│       └── volatile.rs # 读写virtio 设备的辅助工具函数
├── graphics
│   ├── gpu.rs #virtio gpu 设备端的实现
│   └── mod.rs # 包含测试设备端实现的示例
├── mod.rs
├── net
│   ├── mod.rs
│   └── virtio_impl.rs
├── plic.rs # 管理外设中断
└── uart.rs 

其中 virtio gpu 相关的部分有 bus/virtio、graphics和 plic.rs。

bus/virtio ：bus目录存放各种总线设备的驱动，目前仅virtio，后续可扩展到其他，诸如spi、usb等等。virtio目录下有以下内容：

• virtio_impl: 当前os下，virtio设备通用的实现。
  • Dma：